Простий індикатор розряду акумуляторів Li-ion. Як зарядити літій іонний акумулятор без контролера Схема захисту 3 літієвих батарей

До складу портативних пристроївв обов'язковому порядку входить акумулятор, зазвичай для цих цілей використовується літієво-іонна батарея. Незважаючи на те, що функціональні особливості сучасної електроніки постійно вдосконалюються, акумулятор практично залишається незмінним.

Ємність та функціональні особливості АКБ значно зросли, але загальний принципроботи залишився тим самим. Акумулятор може значно перегріватись під час заряджання та виходити з ладу. При перерозряді напруга може опуститися нижче за критичний рівень, що призведе до деградації елемента, і нова дозарядка стане неможливою. Тому керувати процесом зарядки батареї застосовуються електронні схеми, отримали назву контролерів.

Це обладнання використовується у схемах мобільних телефонів, ноутбуків та іншого переносного електронного обладнання. Контролер акумулятора необхідний для сонячних та вітряних батарей. Його включають до складу джерел безперебійного живленнята іншої техніки.

Алгоритм процесу заряду акумулятора

Щоб зрозуміти, як відбувається заряд батареї, розглянемо схему, до складу якої входять тільки резистор і сам акумулятор.

У нашому випадку використовується акумулятор 18650, ємність якого становить 2400 мА/год, з пороговими значеннями напруги 2,8-4,3, блок живлення на 5 вольт і максимальний струм в 1 А. Розрахуємо параметри необхідного резистора. При цьому вважатимемо, що акумулятор перебуває в нормальному стані, а не повністю розряджений. Проведемо заряджання батареї. Спочатку, коли напруга на АКБ мінімальна, струм буде максимальний, а Ur - падіння напруга на резисторі, має становити 2,2 Вольта (це різниця між Uіп - напругою блоку живлення 5 і початковими показниками батареї).

Виходячи з цих даних, розраховуємо R – початковий опір на резисторі та Pr – потужність розсіювання:

R = Ur/I = 2.2/1 = 2.2 Ом, де I – це максимальний струм блоку живлення.

Pr = I2R = 1х1х2.2 = 2.2 Вт.

Коли напруга в акумуляторі сягне 4,2 В, Iзар – струм заряду, складе:

Iзар = (Uі -4.2) / R = (5-4.2) / 2.2 = 0.3 А.

Виходить, що для зарядки нам знадобиться резистор, який працює за даними показниками. Але в цій схемі постійно доведеться перевіряти напругу на акумуляторі, щоб не пропустити момент, коли воно досягне максимального значення в 4,2 В.

Важливо!Теоретично зарядити акумулятор без окремої схеми захисту можливо, але простежити при цьому за напругою та зарядним струмом не вдасться. Так, 1-2 рази такий варіант може бути використаний, але гарантувати, що батарея при цьому не вийде з ладу, не можна.

Основні функції контролерів

Існують три головні завдання, які виконують контролери заряду:

• оптимізація системи живлення;
• збереження ресурсів;
• уникнення фатальних поломок.

Контролери мають різні функції. Вони коригує подачу струму, стежачи за тим, щоб показники були меншими за максимальний заряд, але при цьому перевищували струм саморозряду. Пристрої слідкують за проходженням всіх етапів розряду-заряду акумулятора, виходячи з будови та хімічного складу АКБ.

Якщо йдеться про батареї для ноутбука, то контролер додатково компенсує енергетичні потоки, що виникають при одночасному зарядженні та роботі ПК. Іноді пристрої обладнуються термодатчиками для аварійного відключення під час перегріву або на холоді.

Якщо в системі використовується одразу кілька акумуляторів, контролер забезпечує заряд лише для тих банок, які ще не зарядилися.

Для запобігання витоку газу та вибуху в деяких моделях контролерів заряду акумулятора використовуються датчики тиску.

Зверніть увагу!Робота будь-якого контролера має забезпечувати правильне співвідношення постійний струм/постійна напруга (CC/CV). Якщо при заряді кількість енергії, що поставляється, надмірно, то ця зайва частина виділяється на контролері у вигляді тепла. Тому сам контролер ніколи не вбудовується в батарею, він включається до загальної схеми, але завжди розташовується окремо. Але як зробити пристрій своїми руками?

Прості схеми

Одним із найпоширеніших контролерів є варіант на мікросхемі на DW01. Його використовують у більшості мобільних пристроїв. З вигляду цей елемент є електронну платуна яку монтуються всі необхідні компоненти.

DW01 має 6 виходів, а польові транзисторизмонтовані в одному корпусі з 8 виходами – мікросхема 8205А.

У даній схемі завдання контролера заряду відключити АКБ або при повному розряді, або при повній зарядці, тобто досягненні значення 4,25 В. Замість DW01 можна використовувати NE57600, G2J, G3J, S8261, S8210, K091, JW01, J мікросхеми.

У мікросхему LC05111CMT вже входять польові транзистори, тут додатково використовуються лише конденсатор та резистори. У схемі використовуються вбудовані транзистори з перехідним опором 0,011 Ом. Це проста схемадля створення акумулятора власноруч. Між висновками S1 та S2 максимальний опір становить 24 В, а максимальний струм заряду/розряду – 10А.

Усі зроблені самостійно пристрої повинні відповідати заданим параметрам, інакше забезпечити неправильну роботу акумулятора.

Відео

У статті «Ремонт та модернізація світлодіодних ліхтарів» докладно розглянуто питання ремонту та доопрацювання електричних схем китайських світлодіодних ліхтарів, заміни кислотного акумулятора, що вийшов з ладу, аналогом.

Але є ще один варіант заміни акумулятора під час ремонту ліхтаря – заміна його літій-іонним акумулятором від несправних електронних пристроїв. Наприклад, стільникового телефону, фотоапарата, ноутбук або шуруповерт. Підійдуть також акумулятори, які не забезпечують необхідну тривалість роботи пристрою, але ще працездатні.

Перший літій-іонний акумулятор був випущений 1991 року японською корпорацією Sony. Номінальна напруга одного елемента акумулятора становить 3,7 В. Мінімально-допустима – 2,75 В. Напруга заряду не повинна перевищувати 4,2 В при струмі заряду від 0,1 до 1 ємності акумулятора (С). Літій-іонні акумулятори практично не мають ефекту пам'яті і мають малий струм саморозряду, при кімнатній температурі не більше 20% за рік. На даний момент за технічними характеристиками є найкращими.

Раніше мені довелося ремонтувати та модернізувати LED ліхтар, у якому перегоріли всі світлодіоди. Після ремонту через кілька років роботи він перестав світити через виведення з ладу свинцевого акумулятора. Як видно на фотографії, корпус його здувся.

Так ліхтар і припадав пилом на полиці, поки не вийшов з ладу літій-іонний акумулятор від фотоапарата. Аналіз показав, що в акумуляторі відмовив контролер балансування та заряду. Два елементи акумулятора були у хорошому технічному стані, які я вирішив встановити у ліхтар замість кислотного акумулятора.

Штатне зарядний пристрійліхтаря для заряджання літій-іонного акумулятора не підходило, оскільки воно забезпечувало сталість струму заряду з неконтрольованим напругою. А для літій-іонного акумулятора при зарядці необхідно забезпечити струм зарядки величиною 0,1-1С при напрузі, що не перевищує 4,2 на один елемент.

Вибір контролера
для заряджання літій-іонного акумулятора

Можна виготовити контролер самостійно, але у продажу, наприклад, Аліекспрес, продаються готові за ціною 0,2-0,3 цента, зібрані на мікросхемі TP4056 або її аналогах (ACE4054, BL4054, CX9058, CYT5026, EC49016, MCP7 , LP4054, LN5060, TP4054, SGM4054, U4054, WPM4054, IT4504, PT6102, PT6181, Y1880, VS6102, HX6001, Q7051).

На Аліекспрес був куплений найпростіший модуль контролера, технічні характеристикиякого повністю задовольняють вимоги для заряджання літій-іонного акумулятора, встановленого у ліхтарі. Його зовнішній виглядпредставлений на фотографії.

Контролер зібраний за наведеною вище електричною схемою. Змінюючи номінал резистора, що йде з другого виведення мікросхеми на загальний провід, можна обмежити максимальний струм зарядки.

Вибір величини струму заряджання Li-ion акумулятора визначається з двох обмежень. Величина струму повинна знаходитись в межах 0,1-1 від ємності акумулятора (прийнято позначати буквою С). Наприклад, для акумулятора ємністю 600 мА×годину струм не повинен перевищувати 0,6 А. Отже, потрібно, щоб номінал токозадавального резистора становив 2 кОм (на резисторі має стояти маркування 202). І не перевищувати величини струму, який здатний забезпечити зарядний пристрій. Для цього випадку струм повинен бути більше 0,6 А. Струм завжди вказується на етикетці ЗУ.

Якщо поплутати полярність підключення акумулятора до виходу контролера, то чіп відразу проб'ється і на висновки акумулятора починає надходити напруга, що підводиться до контролера, що може вивести його з ладу.

Після заряджання Li-ion акумулятор від контролера відключати не обов'язково. У режимі сну або коли на контролер не подається напруга, акумулятор не розряджає.

У цій схемі контролера не задіяна функція відключення при нагріванні акумулятора вище за допустиму температуру. Але її можна включити, якщо виведення 1 мікросхеми від'єднати від загального дроту і підключити до виводу датчика температури акумулятора (такі є в усіх акумуляторах стільникових телефонів).

Якщо потрібно використовувати контролер, який має захист від переполюсування при підключенні акумулятора та короткого замикання виходу, можна застосувати контролер, зображений на фотографії.

На додаток до мікросхеми TP4056 встановлена ​​DW01A (схема захисту) та чіп з двома ключовими польовими транзисторами SF8205A. Час захисту становить кілька хвилин за струму 3А. Інші технічні характеристики не змінилися.

У ліхтарі акумулятори з контролером з'єднуються за допомогою паяння. Тому було обрано контролера без схеми захисту, представлений у статті першим.

Встановлення літій-іонного акумулятора
в LED ліхтар

Перш ніж приступати до роботи, потрібно перевірити працездатність контролера та акумулятора.

На контролер можна подавати напругу без навантаження. У такому випадку на виході встановлюється напруга 4,2 і на платі світить синій світлодіод. Далі потрібно перевірити акумулятор, підключивши його до виходу контролера та повністю зарядивши. Під час заряджання світитиме червоний світлодіод, а коли акумулятор зарядиться – синій.

Доцільно після зарядки провести ходові випробування акумулятора, підключити його замість кислотного та подивитися скільки часу просвітить ліхтар. У мене працював 10 годин і продовжував світити. Більше не став чекати, тому що цього часу для моїх завдань цілком достатньо.

Нова електрична схема LED ліхтаря

На наступному етапі розробляється нова електрична принципова схемаліхтаря. Негативний дріт є спільним для всіх вузлів та акумулятора. У лівому положенні перемикача SA1 загальний контакт з'єднує акумулятор з позитивним виведенням контролера. При з'єднанні середнього виведення з виведенням 3 напруга подається на платню вузького променя, а з виведенням 4 на планку світлодіодів розсіяного світла.

Перемикач типу тумблер SA2 служить для вибору акумулятора, від якого будуть працювати світлодіоди. Так як у наявності було два акумулятори, то вирішив у ліхтар встановити обидва. На питання про допустимість паралельного включення літій-іонних акумуляторівбез спеціального контролера однозначної відповіді немає. Тому я вирішив піти перевіреним шляхом та передбачив можливість підключати акумулятори окремо.

Окреме підключення кожного акумулятора дозволило не тільки забезпечити їх роботу та заряджання в оптимальних умовах, але й у процесі експлуатації ліхтаря знати скільки часу він ще пропрацює. Знаючи, скільки часу вистачило для роботи від одного акумулятора, буде відомо, скільки ще зможе просвітити ліхтар.

На додаток, якщо вийде з ладу один з акумуляторів, це не призведе до втрати працездатності ліхтаря. Два окремі блоки світлодіодів та два акумулятори гарантують, що ви ніколи не залишитеся у темряві.

Складання ліхтаря на літій-іонному акумуляторі

Тепер все підготовлено і можна розпочинати модернізацію ліхтаря – переробки його схеми для роботи з літій-іонним акумулятором.

Спочатку від перемикача відпаюються всі дроти та видаляється колишня плата зарядного пристрою.

У корпусі ліхтаря, що модернізується, був відсік, призначений для короткого мережевого шнура, який закривається відкидною планкою зі світлодіодами розсіяного світла. У нього і було виведено важіль тумблера SA2 вибору акумулятора.

Для фіксації акумуляторів було використано двосторонній скотч, як двох смужок. Закріпити акумулятор можна і за допомогою силікону.

Перед закріпленням акумуляторів та плати контролера до них були попередньо припаяні паяльником дроти необхідної довжини. У зв'язку з тим, що два акумулятори в одній половинці корпусу ліхтаря зручно не розміщувалися, встановив їх по одному в кожній половинці корпусу. Плата контролера до корпусу була закріплена за допомогою двох гвинтів із гайками М2.

При припаюванні проводів до виводів акумулятора слід дотримуватися обережності, щоб вільні кінці проводів випадково не доторкнулися і не закоротили його висновки.

На фото показано ліхтар після закінчення монтажу. Залишилося перевірити його роботу вузлів та збирати.

Вимірювати струм зарядки включенням амперметра в розрив ланцюга після контролера неможливо, оскільки внутрішній опірвелике приладу і результати вимірювання будуть не вірними. У мене є USB тестер, за допомогою якого можна дізнатися напругу, що подається із зарядного пристрою, поточний струм заряду, час заряду і ємність енергії, яку прийняв акумулятор. Тестер показав, що контролер заряджає акумулятор струмом 0,42 А. Отже, контролер заряджає акумулятор нормально.

Після складання ліхтаря виявилося, що його червоний корпус не пропускає світло синього кольору і дізнатися про закінчення заряджання неможливо.

Довелося ліхтар розібрати і в зоні розташування індикаторних світлодіодів зробити щілинний отвір.

Тепер, коли акумулятор зарядився, стало видно світлодіода синього кольору.

Про вибір літій-іонного акумулятора для ліхтаря

Для модернізації ліхтаря підійде будь-який літій-іонний акумулятор незалежно від матеріалу, з якого виготовлений його позитивний електрод та форм-фактора (форми та геометричних розмірів). Місткість акумулятора (виражається в А×годину) теж не має значення, просто чим вона більша, тим довше світитиме ліхтар.

Слід зазначити, що й у ліхтар встановлюється акумулятор, який був у використанні тривалий час, його фактична ємність, зазвичай, значно менше, ніж зазначено з його етикетці.

Перевірити доцільність установки старого акумулятора у ліхтар можна вимірявши його ємність під час заряджання, що потребує наявності вимірювальних приладівхоча б USB тестера. Або зарядити акумулятор повністю, підключити його до плати світлодіодів ліхтаря та перевірити достатність часу його роботи.

У випадку, якщо акумулятор виявився недостатнім по ємності, доведеться придбати новий. Найбільш підходящим для ліхтаря є популярний Li-ion акумулятор типу 18650.

Про вбудовану схему захисту в Li-ion акумуляторах

Зустрічаються літій-іонні акумулятори, в які вбудована плата схеми захисту (PCB – Power Control board) від короткого замикання, перезаряду та глибокого розряду. Такий захист обов'язково встановлюється в акумулятори дорогої апаратури, наприклад, мобільні телефони, фотоапарати, ноутбуки.

Плата захисту круглої формиможе бути встановлена ​​на торці пальчикового акумулятора. У такому випадку акумулятор дещо довший і на його корпусі є напис "Protected".

Зображення показує розкритий корпус акумулятора мобільного телефону. У ньому є схема захисту. При використанні для встановлення у ліхтар акумулятора від стільникового телефону ця схема буде служити додатковим захистомтому, якщо вона справна, то її видаляти не слід.

Припаювати дроти, дотримуючись полярності, потрібно до крайніх контактів, поруч із якими нанесено маркування полярності.

Схема захисту, на відміну контролера, не обмежує струм зарядки, лише захищає акумулятор. У цьому полягає відмінність цих вузлів.

Як відновити Li-ion акумулятор
після глибокого розряду

Якщо Li-ion акумулятор швидко заряджається і розряджається, то він вичерпав свій ресурс і відновлення не підлягає.

Якщо в акумуляторі немає схеми захисту та напруга на його висновках дорівнює нулю, то акумулятор теж не підлягає відновленню.

Якщо в акумуляторі вбудована схема захисту і він не приймає заряд, а напруга на його висновках дорівнює нулю, його можна спробувати відновити.

Причина такої поведінки може бути глибоким розрядом у результаті тривалого зберіганняакумулятора у розрядженому стані. Якщо напруга на висновках банки стає менше 2,8 В, система захисту розцінює це як внутрішнє коротке замикання і для безпеки блокує можливість його зарядки.

Щоб розібратися в цій причині, потрібно вольтметром вимірювати напругу на виводах акумулятора. Якщо величина менше 2,8 В, то подати з контролера, дотримуючись полярності, напруга 4,2 безпосередньо на висновки акумулятора. Схему захисту від акумулятора не потрібно відключати, для неї це безпечно.

Якщо струм зарядки пішов, потрібно, хвилин через десять, відключити контролер від акумулятора і знову вимірювати напругу на його висновках. Якщо воно стало більше 2,8, то спробувати зарядку через схему захисту. У випадку, якщо напруга близька до нуля і не збільшується, акумулятор несправний і подальшої експлуатації не підлягає. Якщо напруга збільшилася, але не досягла 2,8, то продовжити зарядку на пряму.

Якщо через схему захисту акумулятор заряджається, значить вона справна. В інакшесхему слід видалити. Для використання акумулятора для ліхтаря схема захисту не є обов'язковою.

У такий спосіб можна протестувати LI-ion акумулятор і в разі можливості, відновити його працездатність.

Висновок

Заміна кислотного акумулятора у світлодіодному ліхтарі літій-іонним дозволяє вирішити головне питання- Працездатність ліхтаря протягом тривалого часу при рідкісному його використанні, так як саморозряд акумулятора не перевищує 2% його ємності на місяць.

Додатково, при наявності літій-іонного акумулятора від будь-якого, хто вийшов з ладу електронного пристрою, можна заощадити і ліхтар стане набагато легшим.

Якщо розколупати будь-який акумулятор від стільникового телефону, можна виявити, що до висновків комірки акумулятора припаяна невелика друкована плата. Це так звана схема захисту, або Protection IC.

Через свої особливості літієві акумуляторипотребують постійного контролю. Давайте розберемося детальніше, як улаштована схема захисту, і з яких елементів вона складається.

Рядова схема контролера заряду літієвого акумулятора є невеликою платою, на якій змонтована електронна схемаз SMD компонентів. Схема контролера 1 осередку ("банки") на 3,7V, як правило, складається з двох мікросхем. Одна керуюча мікросхема, а інша виконавча - складання двох MOSFET-транзисторів.

На фото показано плату контролера заряду від акумулятора на 3,7V.

Мікросхема з маркуванням DW01-P у невеликому корпусі – це, по суті, "мозок" контролера. Ось типова схемавключення цієї мікросхеми. На схемі G1 – осередок літій-іонного або полімерного акумулятора. FET1, FET2 – це MOSFET-транзистори.

Цоколівка, зовнішній вигляд та призначення висновків мікросхеми DW01-P.

Транзистори MOSFET не входять до складу мікросхеми DW01-P і виконані у вигляді окремої мікросхеми-складання з 2 MOSFET транзисторів N-типу. Зазвичай використовується збірка з маркуванням 8205, а корпус може бути як 6-ти вивідним (SOT-23-6), так і 8-ми вивідним (TSSOP-8). Складання може маркуватися як TXY8205A, SSF8205, S8205A і т.д. Також можна зустріти збірки з маркуванням 8814 та аналогічні.

Ось цоколівка та склад мікросхеми S8205A в корпусі TSSOP-8.

Два польові транзистори використовуються для того, щоб окремо контролювати розряд та заряд комірки акумулятора. Для зручності їх виготовляють у одному корпусі.

Той транзистор (FET1), що підключений до виводу OD ( Overdischarge) мікросхеми DW01-P, контролює розряд акумулятора - підключає/відключає навантаження. А той (FET2), що підключений до виводу OC ( Overcharge) – підключає/відключає джерело живлення (зарядний пристрій). Таким чином, відкриваючи або закриваючи відповідний транзистор, можна, наприклад, відключати навантаження (споживач) або зупиняти заряджання осередку акумулятора.

Давайте розберемося в логіці роботи мікросхеми управління та всієї схеми захисту вцілому.

Захист від перезаряду (Overcharge Protection).

Як відомо, перезаряд літієвого акумулятора понад 4,2 - 4,3V чреватий перегрівом і навіть вибухом.

Якщо напруга на осередку досягне 4,2 – 4,3V ( Overcharge Protection Voltage – V OCP), то мікросхема управління закриває транзистор FET2, цим перешкоджаючи подальшому заряду акумулятора. Акумулятор буде відключений від джерела живлення, доки напруга на елементі не знизиться нижче 4 – 4,1V ( Overcharge Release Voltage – V OCR) через саморозряд. Це лише в тому випадку, якщо до акумулятора не підключено навантаження, наприклад, його вийнято зі стільникового телефону.

Якщо акумулятор підключений до навантаження, то транзистор FET2 знову відкривається, коли напруга на комірці впаде нижче 4,2V.

Захист від перерозряду (Overdischarge Protection).

Якщо напруга на акумуляторі падає нижче 2,3 – 2,5V ( Overdischarge Protection Voltage – V ODP), то контролер вимикає MOSFET-транзистор розряду FET1 – він підключений висновку DO.

Тут є дуже цікава умова. Поки напруга на комірці акумулятора не перевищить 2,9 – 3,1V ( Overdischarge Release Voltage – V ODR), навантаження буде повністю відключено. На клемах контролера буде 0V. Ті, хто мало знайомий з логікою роботи захисної схеми, можуть прийняти такий стан справ за "смерть" акумулятора. Ось лише маленький приклад.

Мініатюрний Li-polymer акумулятор 3,7V від MP3-плеєра. Склад: керуючий контролер - G2NK (серія S-8261), збирання польових транзисторів – KC3J1.

Акумулятор розрядився нижче 2,5V. Схема контролю відключила його від навантаження. На виході контролера 0V.

При цьому якщо виміряти напругу на осередку акумулятора, то після відключення навантаження воно трохи підросло і досягло рівня 2,7V.

Щоб контролер знову підключив акумулятор до зовнішнього світу, тобто до навантаження, напруга на комірці акумулятора повинна бути 2,9 - 3,1V ( V ODR).

Тут виникає дуже резонне питання.

За схемою видно, що висновки Стоку транзисторів (Drain) FET1, FET2 з'єднані разом і нікуди не підключаються. Як же тече струм таким ланцюгом, коли спрацьовує захист від перерозряду? Як нам знову підзарядити "банку" акумулятора, щоб контролер знову увімкнув транзистор розряду - FET1?

Якщо поритися в даташитах на мікросхеми захисту Li-ion/polymer (в тому числі DW01-P, G2NK), можна дізнатися, що після спрацьовування захисту від глибокого розряду, діє схема виявлення заряду – Charger Detection. Тобто, при підключенні зарядного пристрою схема визначить, що зарядник підключений і дозволить процес заряду.

Зарядка до рівня 3,1V після глибокого розряду літієвої комірки може зайняти тривалий час - кілька годин.

Щоб відновити літій-іонний/полімерний акумулятор, можна використовувати спеціальні прилади, наприклад, універсальний зарядний пристрій Turnigy Accucell 6. Про те, як це зробити, я вже розповідав тут.

Саме цим методом мені вдалося відновити акумулятор Li-polymer 3,7V від MP3-плеєра. Зарядка від 2,7V до 4,2V зайняла 554 хвилини та 52 секунди, а це більше 9 годин! Ось стільки може тривати "відновна" зарядка.

До того ж, у функціонал мікросхем захисту літієвих аккумуляторів входить захист від перевантаження по струму ( Overcurrent Protection) та короткого замикання. Захист від струмового навантаження спрацьовує у разі різкого падіння напруги на певну величину. Після цього мікросхема обмежує струм навантаження. При короткому замиканні(КЗ) у навантаженні контролер повністю відключає її доти, доки замикання не буде усунуто.

Схема контролера літій-іонного акумулятора
Схема контролера літій-іонного акумулятора Пристрій та принцип роботи захисного контролера Li-ion/polymer акумулятора Якщо розколупати будь-який акумулятор від стільникового телефону, то можна

Напевно, у більшості радіоаматорів з роками заводиться коробка, в яку складаються "на потім" літієві акумуляторивід тимчасово померлих (потоплених, впалих з балкона, згризених Дружком) мобільних телефонів та фотоапаратів. Лежать собі в коробці і чекають свого часу. А година все не настає. Причина проста – щоб використати акумулятору тому ж ліхтарику до нього треба зробити контролер зарядки, а чіпів зарядки в місцевому радіомагазині чомусь не завезли. Так, проблема.

І що робити бідному радіоаматору? Все дуже просто - можна обійтися "підніжним кормом", використовуючи те, що приховано від очей середнього користувача. А саме плату захисту, яка дбайливо захована всередині кожного літій-іонногоабо літій-полімерного акумулятора . Без неї не дозволяють застосовувати акумуляториу побутовій техніці через виняткову активність літію. Якщо розібрати акумулятор від мобільного телефону , ми виявимо всередині такий нехитрий пристрій:

Це і є плата захисту акумулятора. На цій платі встановлено чіп дворівневого компаратора та польовий транзистор. При зниженні напруги на акумуляторінижче 3в або підйомі вище 4,25в цей компаратор відключає транзистор та ізолює акумуляторвід зовнішнього світутим самим захищаючи від пошкодження.

У мене народилася ідея спробувати використати ці властивості плати захисту для управління процесом зарядки телефонного акумулятора від стандартного USB-портукомп'ютера (який як бонус має обмежувач струму на 500мА). Ось і отримуємо суп із сокири. Точніше зарядку "з нічого". Залишилося якимось чином відобразити користувачеві перебіг (і завершення) процесу зарядки. Нижче наведено схемацього вузла.

Працює дуже просто. При підключенні до USB порту відбувається старт зарядки та спалахує світлодіод. Струм заряду обмежений портом комп'ютера та резисторами на платі. Після досягнення напруги на акумуляторі 4,25в спрацьовує компаратор плати захисту та розірве ланцюг заряду. Світлодіод згасне. У першому варіанті заряджання я застосовував кнопку для початку процесу заряджання. Але виявилося достатньо конденсатора на 100нФ для початкового відкривання польового транзистора. Схема дуже проста і починає працювати без налагодження.
Файл плати можна завантажити у розділі "Каталог файлів"

Якщо при повторенні цієї конструкції у Вас виникли якісь питання чи ідеї щодо покращення її, напишіть мені в онлайн формі свої міркування із цього приводу.

Як зарядити літій іонний акумулятор без контролера
Як зарядити літій іонний акумулятор без контролера Напевно, у більшості радіоаматорів, з роками заводиться коробка, в яку складаються "на потім" літієві акумулятори.

Якщо ви цікавитеся як заряджати літій іонний акумулятор, ви потрапили за адресою.

Сучасні мобільні пристрої потребують автономного джерела живлення.

Причому це справедливо як для «високих технологій» на кшталт смартфонів та ноутбуків, так і для більш простих пристроїв, скажімо, електродрилів або мультиметрів.

Існує безліч типів різноманітних акумуляторів. Але для портативної техніки найчастіше використовуються Li-Ion.

До такого поширення призвела відносна простотавиробництва та невисока вартість.

Посприяли цьому і відмінні експлуатаційні характеристики плюс низький саморозряд і великий запас циклів зарядки-розрядки.

Важливо!Для більшої зручності більшість таких батарей забезпечується спеціальним контролюючим пристроєм, який не дає заряду переходити критичні позначки.

При критичній розрядці ця схема просто перестає подавати напругу на пристрій, а під час перевищення допустимого рівня заряду відключає струм, що надходить.

При цьому після досягнення номінальних 100% зарядка має тривати ще півтори-дві години.

Це необхідно тому, що фактично батарея буде заряджена на 70-80%.

При зарядці від ноутбука або стаціонарного комп'ютераНеобхідно враховувати, що USB порт нездатний забезпечити достатньої високої напруги, отже, процес забере більше часу.

Чергування циклів повної та неповної (80–90%) зарядки продовжить термін використання пристрою.

Незважаючи на таку розумну архітектуру та загальну невибагливість, дотримання деяких правил використання акумуляторів допоможе продовжити термін їх використання.

Щоб батарея пристрою не «страждала», достатньо дотримуватися простих рекомендацій.

Правило 1. Не потрібно повністю розряджати акумулятор

У літій-іонних акумуляторів сучасних конструкцій відсутній ефект пам'яті. Тому заряджати їх краще до того, як настане момент повної розрядки.

Деякі виробники відміряють термін служби батарей саме кількістю циклів зарядки з нульового значення.

Найбільш якісна продукція здатна переносити до 600 таких циклів. Заряджаючи батарею з 10-20% залишком, кількість циклів зростає до 1700.

Правило 2. Повну розрядку все ж таки необхідно робити раз на три місяці

При нестабільній та нерегулярній зарядці середньостатистичні позначки максимального та мінімального зарядів у згаданому раніше контролері збиваються.

Це призводить до того, що пристрій отримує неправильну інформацію про кількість заряду.

Запобігти цьому допоможе профілактична розрядка. При повному розрядженні акумулятора мінімальне значення заряду в схемі керування (контролері) обнулиться.

Після цього необхідно зарядити батарею «під зав'язку», протримавши від восьми до дванадцятої години у підключеному до мережі стані.

Це оновить максимальне значення. Після такого циклу робота батареї буде стабільною.

Правило 3. Не використовуваний акумулятор необхідно зберігати з невеликою кількістю заряду

Перед зберіганням краще зарядити акумулятор на 30-50% і зберігати при температурі 15 0 С. У таких умовах батарея може зберігатися досить довго без особливої ​​шкоди.

Повністю заряджений акумулятор у процесі зберігання втратить значну частину ємності.

А повністю розряджені після тривалого зберігання залишиться лише віддати на переробку.

Правило 4. Зарядку необхідно виконувати лише оригінальними пристроями

Примітно, що зарядний пристрій вбудований у конструкцію. мобільного пристрою(телефону, планшета та ін).

Зовнішній адаптер у разі виступає у ролі випрямляча і стабілізатора напруги.

Використання сторонньої зарядки може негативно позначитися на їхньому стані.

Правило 5. Перегрів згубний для Li-Ion акумуляторів

Високі температури дуже негативно відбиваються на конструкції акумуляторів. Низькі теж згубні, але значно меншою мірою.

Це необхідно пам'ятати при експлуатації літій-іонних батарей.

Батарею необхідно оберігати від прямих сонячних променів та використовувати на відстані від джерел тепла.

Допустимий діапазон температур знаходиться між -40 0 З +50 0 С.

Правило 6. Заряджання батарей за допомогою «жаби»

Використання несертифікованих зарядних пристроїв є небезпечним. Зокрема, поширені «жаби» китайського виробництва нерідко спалахують у процесі зарядки.

Перш ніж використовувати подібний універсальний зарядний пристрій, необхідно звіритися із зазначеними на упаковці максимально допустимими значеннями.

Так, увагу необхідно привернути до себе максимальну ємність.

Якщо обмеження менше ніж ємність акумулятора, то найкращому випадкувін повністю не зарядиться.

При підключенні акумулятора на корпусі «жаби» повинен засвітитися відповідний індикатор.

Якщо цього не відбувається, то заряд критично низький або акумулятор вийшов з ладу.

При підключенні зарядного пристрою до мережі засвітиться індикатор підключення.

За досягнення максимального заряду відповідає інший діод, який активується у відповідних умовах.

Поради щодо використання Li-ion акумуляторів

Як заряджати та обслуговувати літій іонний акумулятор: 6 простих правил

Як заряджати та обслуговувати літій іонний акумулятор: 6 простих правил
Як заряджати та обслуговувати літій іонний акумулятор: 6 простих правил Якщо ви цікавитесь як заряджати літій іонний акумулятор, значить ви потрапили за адресою. Сучасні мобільні пристрої

Йтиметься про дуже зручну плату з контролером заряду на основі TP4056. На платі додатково встановлено захист акумуляторів li-ion 3.7V.

Підходять для переробок іграшок та побутової технікиз батарей на акумулятори.
Це дешевий та ефективний молуль (зарядний струм до 1А).

Хоча про модулі на чіпі TP4056 написано вже багато, додам трохи від себе.
Нещодавно дізнався про , які коштують трохи дорожче, за розмірами трохи більше, але додатково мають у своєму складі BMS модуль () для контролю та захисту акумулятора від перерозряду та перезаряду на основі S-8205A і DW01, які відключають батарею при перевищенні напруги на ній .


Плати призначені для роботи з елементами 18650 (в основному через зарядний струм 1А), але при певній переробці (перепаювання резистора - зменшення зарядного струму) підійдуть для будь-яких акумуляторів на 3.7В.
Розведення плати зручне - є контактні майданчики під пайку на вхід, на вихід і для акумулятора. Штатно живити модулі можна від Micro USB. Статус заряджання відображається вбудованим світлодіодом.
Розміри приблизно 27 на 17 мм, товщина невелика, «товсте» місце - це MicroUSB конектор


Specifications:
Type: Charger module
Input Voltage: 5V Recommended
Charge Cut-off Voltage: 4.2V (±)1%
Maximum Charging Current: 1000mA
Battery Over-discharge Protection Voltage: 2.5V
Battery Over-current Protection Current: 3A
Board Size: Approx. 27*17mm
Status LED: Red: Charging; Green: Complete Charging
Package Weight: 9g

За посиланням у заголовку продається лот із п'яти штук, тобто ціна однієї плати близько $0.6. Це трохи дорожче, ніж одна плата зарядки на TP4056, але без захисту – ці продаються пачками за півтора долари. Але для нормальної роботи слід купувати окремо BMS.

Коротко про підстроювання зарядного струму для TP4056

Модуль контролера заряду TP4056 + захист для акумуляторів
Здійснює захист від перезарядки, перерозрядження, потрійний захист від перевантаження та короткого замикання.
Максимальний зарядний струм: 1 А
Максимальний постійний струм розряду: 1 А (пік 1.5 А)
Обмеження напруги зарядки: 4.275 ±0. 025 В
Обмеження (відсікання) розрядки: 2.75 ±0. 1 В
Захист акумулятора, чип: DW01.
B+ з'єднується з позитивним контактом акумулятора
B- з'єднується з негативним контактом акумулятора
P-підключається до негативного контакту точки підключення навантаження та заряджання.

На платі є R3 (маркування 122 - 1.2кОм), для вибору потрібного струму зарядки елемента вибираємо резистор згідно таблиці і перепаюємо.


На всякий випадок типове включення TP4056 із специфікації.

Зліва привів картинку за старим модулем. На новому модулі розміщення компонентів інше, але все ті ж елементи присутні.


Підключаємо акумулятор (Припаюємо) в клем у середині BAT +/–, відпоюємо контакти моторчика від пластин-контактор для АА батарейок (їх взагалі прибираємо), припаюємо навантаження-моторчик до виходу плати (OUT +/–).
У кришці дрімолем можна прорізати отвір під USB.


Я зробив нову кришку – стару зовсім викинув. У новій продумані пази для розміщення плати та отвір під MicroUSB.


Гіфка роботи міксера від акумулятора – крутить бадьоро. Ємності 280мАч вистачає на кілька хвилин роботи, заряджати доводиться в 3-6 днів, дивлячись як часто використовувати (я користуюся рідко, можна і за один раз посадити, якщо захопитися.). Через зниження струму заряджання заряджає довго, трохи менше години. Натомість будь-якою зарядкою від смартфона.


Якщо використовувати StepDown контролер для р/в машинок, краще взяти два 18650 і дві плати і з'єднати їх послідовно (а входи для заряджання - паралельно), як на картинці. Де загальний OUT ставиться будь-який знижувальний модуль і регулюється до потрібної напруги (наприклад, 4.5V/6.0V). У цьому випадку машинка не повільно їздитиме, коли «сядуть» батарейки. У разі розряду модуль просто різко вимкнеться.

Модуль на TP4056 із вбудованим захистом BMS – дуже практичний та універсальний.
Модуль розрахований на зарядний струм 1А.
Якщо з'єднуєте каскадом - враховуйте сумарний струм при зарядці, наприклад, 4 каскади для живлення акумуляторів шуруповерта «попросять» 4А на зарядку, а це з/в від мобільного телефону не витримає.
Модуль зручний для переробки іграшок - машинок на радіоуправлінні, роботів, різних світильників, пультів… - усіх можливих іграшок та техніки, де часто доводиться змінювати батарейки.

Update: якщо мінус наскрізний, то із запаралелюванням складніше все.
Див коментарі.

Товар наданий для написання огляду магазином. Огляд опубліковано відповідно до п.18 Правил сайту.

Планую купити +57 Додати в обране Огляд сподобався +29 +62

if (window.ab == true) ( ​​document.write("
Німецький букридер TOLINO SHINE на платформі Android лише за 3900 рублів.
Доставка по Росії - безкоштовно! "); }

Ось як виглядає плата контролера заряду, витягнута з акумулятора NOKIA BL-6Q та її електрична схема.

Давайте розберемося як це працює. Акумулятор підключається до двох контактних майданчиків, що розташовані з боків контролера (B- та B+). На друкованій платірозташовані дві мікросхеми - TPCS8210 та HY2110CB.

Завданням контролера є підтримання напруги на акумуляторній батареї в межах 4,3 - 2,4 вольт для захисту від перезаряду і перерозряду. У режимі нормального розряду (або заряду) мікросхема HY2110CB видає на висновки OD та OS напругу високого рівня, Що трохи менше напруги на батареї.

Ця напруга тримає постійно відкритими польові транзистори мікросхеми TPCS8210, через які батарея приєднується до навантаження (Вашого пристрою).

При розряді акумулятора, як тільки напруга на акумуляторі поменшає 2,4 вольта, спрацює детектор перерозряду мікросхеми HY2110CB і на вихід OD перестане видаватися напруга. Верхній (за схемою) транзистор мікросхеми TPCS8210 закриється і таким чином батарея відключиться від навантаження.

При зарядці акумулятора, як тільки напруга на акумуляторі досягне 4,3 вольта, спрацює детектор перезаряджання мікросхеми HY2110CB і на вихід ОС перестане видаватися напруга. Нижній (за схемою) транзистор мікросхеми TPCS8210 закриється і акумулятор також відключиться від навантаження.

Альтернативний спосіб заміни

Як видно зі схеми, жодна з мікросхем не має жодного висновку для передачі інформації про стан батареї у Ваш пристрій. Вихід контролера "К" просто під'єднаний через резистор певного номіналу негативного виведення батареї. Відтак жодної "секретної" інформації від контролера батареї не надходить. У деяких моделях контролерів замість постійного резистора встановлюють терморезистор контролю температури батареї.

За номіналом цього резистора Ваш пристрій може визначити тип акумулятора або вимкнутись при невідповідності цього номіналу потрібним значенням.

Значить для заміни такого акумулятора на акумулятор іншого виробника не обов'язково змінювати контролер заряду, досить просто заміряти резистор, що стоїть між виводами "-" та "К" і підключити виведення "К" пристрою до мінуса батареї через зовнішній резистор того ж номіналу.

Документацію на мікросхему HY2110CB, що використовується в контролері, можна скачати, а на мікросхему TPCS8210-.

Розглянемо на прикладі електронної книги LBOOK V5 як найбільш точно зробити аналог батареї з використанням знань про пристрій контролера заряду. Всі роботи проводимо у наступній послідовності:

• Знаходимо акумулятор від стільникового телефону, найближчий до рідного за габаритами та ємністю. У нашому випадку це NOKIA BL-4U. (справа малюнку)
• Відкушуємо провід від рідного акумулятора з таким розрахунком, щоб частини, що залишилася на роз'ємі, вистачило для припаювання нового акумулятора, а частини, що залишилася, на старій батареї вистачило для зачистки провідників і вимірювання тестером.
• Беремо будь-який цифровий тестер і встановлюємо на ньому режим вимірювання опору, межа вимірювання – 200 Ком. Підключаємо його до негативного виведення та виведення контролера рідної батареї. Вимірюємо опір.
• Відключаємо прилад. Шукаємо найближчий за номіналом резистор. У нашому випадку – це 62 Ком.
• Припаюємо резистор між негативним виведенням нової батареї та проводом виходу контролера на роз'єм. (Жовтий провід на малюнку).
• Припаюємо висновки роз'єму "+" і "-" відповідно до плюсового та мінусового виведення нової батареї. (Червоний та чорний дроти на малюнку).

if (window.ab == true) ( ​​document.write("